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迎接5G,低介电常数LCP大有前途

2022-11-15 来源: 高速射频百花潭 浏览数:1

5G时代,移动通讯速度将变得很快,在高频的情况下,低介电损耗的材料就大有用途。详细原因网上有很多不再赘述。5G最大的变化可能是物联网,物联网中最重要的是车联网。除了车本身的联网,车与周边环境(包括车)的联网被叫着V2X(Vehicle to Everything)车联网是对D2D(Device to Device)技术的深入研究过程。


可是这个跟我们今天讲LCP跟这个5G和V2X有什么关系?先从日本宝理展会的这张海报说起。

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宝理2018年上海橡塑展一张海报


由于当今世界对低介电材料的需求不断增加,为满足自动汽车和高速,高频传输元件的5G和V2X电信的需求,Polyplastics塑料经研究开发了LCP系列。展会上宝理提前公布了还未商业化的的中低介电常数LAPEROS®(LCP)。

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图  2018橡塑展宝理展出的手机镜头模组Laperos LCP应用


其中一个牌号:Laperos E420P作为此低介电系列产品中的第一款产品,其不仅具有优良的性能,例如固有的高耐热性,机械性能,耐化学性,高流动性和低翘曲性,而且其应用广泛,适用于布线,天线和电路板中使用的薄膜和连器等。这也是适应介电材料不断增加的需求。


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Polyplastics补充道:Laperos E420P采用了填料和配方技术相结合的方法,实现垂直于1至20 GHz频带流向的低介电常数(即介电常数小于3.0)。此外,介质损耗角正切在整个频带上都是稳定的,不会对材料造成损坏。而且该材料还可以满足缩小尺寸要求和连接器应用中越来越复杂的设计,更令人惊奇的是其可以用于表面贴装技术(SMT)工艺。


这里我们看到了适应5G或者V2X材料的几点要求:

1:介电常数小于3.0

2:介质损耗角正切在整个频带上都是稳定的

3:可以用于表面贴装技术(SMT)工艺

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image.png图 宝理Laperos LCP应用于芯片卡座,采用表面贴装技术(SMT)工艺


通常所说的液晶LCP,有两种英文,一种是Liquid Crystalline Polymer,准确地翻译应该叫做液晶聚合物,另一种是Liquid Crystalline Polyester,准确翻译应该为液晶聚酯,内涵和外延略有不同。


按照形成条件不同,液晶可以分为受热熔融的热致液晶Thermotropic LCP和溶剂溶解的溶致液晶Lyotropic LCP。


在受热熔融或者被溶剂溶解后,这种材料会失去固体宏观的尺寸外形、硬度、刚性等性质,外观上则获得了液体物质的流动性,同时又保持着晶态物质的取向有序性,从而在物理形态上形成各项异性,又兼具液态流动性和晶态分子有序排列特征的过渡态,这种中间形态成为液晶态。


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常规高分子在熔融或溶解后,分子链会卷曲而相互交叉缠绕,而液晶分子则还是保持着晶态的有序取向,从这种阐述来看,LCP应该是Liquid Crystalline Polymer,具有这种液晶态性质的聚合物就叫做液晶聚合物。


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介质在外加电场时会产生感应电荷而削弱电场,介质中的电场减小与原外加电场(真空中)的比值即为相对介电常数(relative permittivity或dielectric constant),又称诱电率,与频率相关。介电常数是相对介电常数与真空中绝对介电常数乘积。如果有高介电常数的材料放在电场中,电场的强度会在电介质内有可观的下降。理想导体的相对介电常数为无穷大。


根据物质的介电常数可以判别高分子材料的极性大小。通常,相对介电常数大于3.6的物质为极性物质;相对介电常数在2.8~3.6范围内的物质为弱极性物质;相对介电常数小于2.8为非极性物质。


其实您可能认为,高分子非极性的材料应该是大把的,但是往往被提到低介电的工程塑料往往是这几种:PPO、PPS、PBT、LCP,PI?为何呢?


低介电常数材料必须满足诸多条件,例如:足够的机械强度(MECHANICAL strength)以支撑多层连线的架构、高杨氏系数(Young's modulus)、高击穿电压(breakdown voltage>4MV/cm)、低漏电(leakage current<10-9 at 1MV/cm)、高热稳定性(thermal stability >450oC)、良好的粘合强度(adhesion strength)、低吸水性(low moisture uptake)、以及与化学机械抛光工艺的兼容性(compatibility with CMP process)等等。能够满足上述特性的低介电常数材料并不容易获得。


而本次宝理展示的LC PLaperos E420P能达到2.8,实属不容易了。


5G手机时代离我们越来越近,手机的飞速发展离不开性能优良的硬件材料。

 

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